川渝地区油气钻井井场土地复垦技术探讨①

2014-09-11王红娟杜红瑶

石油与天然气化工 2014年6期

王红娟冯军张波杜红瑶

(1.中国石油西南油气田公司安全环保与技术监督研究院)

(2.中国石油西南油气田公司生产运行处)

(3.中国石油川庆钻探工程公司四川石油天然气建设工程有限责任公司)

四川盆地是一个含油气资源十分丰富的地方，但是石油天然气的开采过程不可避免地会(不同程度地)侵占和损毁周边的耕地，特别是钻井井场占地。据不完全统计，单井井场的占地面积约为10 000 m2(包括临时用地面积和永久征地面积)，而其中临时用地就占了井场总面积的50%～95%，且井场占地多为耕地。据统计，四川人均耕地面积不足0.7 亩(1 亩=666.667 m2)，低于联合国粮农组织提出的人均0.8亩的警戒线，是全国人均1.43亩的47%、世界人均2.88亩的23%。重庆人均耕地也仅有1.05亩，低于全国人均耕地和世界人均耕地面积。可见，川渝地区的耕地资源相当紧张。因此，要解决能源开采和耕地保护之间的矛盾，做好土地复垦工作是关键。

2008年，国务院发布《全国土地利用总体规划纲要(2006-2020年)》，提出守住18亿亩土地红线。2011年3月5日，国务院令第592号《土地复垦条例》正式生效。由国家财政部、发改委、水利部和中国人民银行联合发布的财综[2014]8号《水土保持补偿费征收使用管理办法》,自2014年5月1日起实施，其中规定，在开采期间，对石油、天然气按照油气生产井占地面积每年计征。中国石油西南油气田公司(以下简称西南油气田公司)近年来不断加大节约集约用地管理，强化土地复垦工作，在优化生产建设技术的基础上，彻底转变传统用地理念，积极推行“先临时后征地”节约集约用地模式，对不征收的土地全面实施了复垦。在制定的《西南油气田公司集约用地管理办法》中，规定了土地复垦费用必须纳入概算，明确了钻井用地为临时用地，确定钻井施工方案设计必须有土地复垦设计等内容。在这样的背景之下，发展钻井井场土地复垦技术，减少井场占地，对川渝地区的耕地保护有着极其重要的作用。

1 川渝地区钻井井场土地损毁特点

天然气钻井和配套设施建设用地根据生产经营的需要，需要征收部分土地，其他建设过程使用的土地为临时用地，使用后进行复垦。其临时用地呈现出点多、面广、单宗用地面积较小的特点。井场一般除了新建公路、井口及采气生产装置区作为永久占地外，岩屑池、废水池、生活区、泥浆储备罐、油水罐、生活区、放喷坑等其他用地均为临时用地，需要在完井后进行复垦。

天然气钻井项目对土地的损毁形式主要是挖损、压占和污染损毁[1]。挖损损毁是生产建设活动，致使原地表形态、土壤结构、地质层组、地表生物等直接被摧毁，对土地资源的破坏是最直接的；压占损毁是生产建设过程中因堆放剥离物、废石、表土、施工材料等造成土地原有生产和生态功能丧失的过程；污染损毁是生产建设过程中排放的污染物，造成土壤原有理化性质恶化、土地原有功能部分或全部丧失的过程。钻井井场中，修建公路和建设井场的表土剥离对土地造成的损毁为挖损损毁；大型车辆碾压路面、井架井座的建设以及其他设施的修建对土地造成的损毁为压占损毁；建设过程中油污滴落在土地上和池类的废屑对土地造成的损毁为污染损毁。天然气钻井项目对土地的损毁等级分为三级，分别是Ⅰ级(轻度损毁)、Ⅱ级(中度损毁)、Ⅲ级(重度损毁)。各损毁单元的损毁情况见表1。

表1 项目区土地损毁情况表

2 钻井井场土地复垦技术

根据不同的损毁单元的特点，要采取一系列工程、化学、生物等综合措施，对项目区损毁的临时用地进行土地复垦，使被损毁的土地修复到可供利用的状态。

2.1 土地复垦工程措施

2.1.1表土剥离与存放

在施工前对项目区的表土进行剥离，是为了有效地保存土壤肥力和耕性，保护土地资源[2]。在完井后，将剥离的土壤用于复垦工程，能确保复垦后土壤肥力充足，生产性能良好。

川渝地区钻井井场占地基本为耕地，因此按照TD/T 1036-2013《土地复垦质量控制标准》，剥离耕地土壤的厚度[3]一般为50 cm。其中，剥离表土厚度为30 cm，剥离心土厚度为20 cm。剥离时要将表土层和心土层分层剥离，并且分层存放在临时堆土场，妥善保管，防止水土流失，待施工完成后用作复垦。堆放时应注意不能堆放太高，一般3～4 m，且要避开雨季。

2.1.2硬物拆除与覆土[4]

按照要求，整个用地除了井口和新建公路在完钻后留下用作永久占地以外，其他地方均要复垦。复垦时，首先是要将井场的井架基础、井场地面的硬化物、生活区、罐区、放喷坑等进行拆除，将清理完成的建筑石渣部分重复利用，未被利用的外运至当地建筑垃圾处理场处置。硬化物拆除以后，平整场地，对压实的土地进行翻松，松土厚度为30 cm。土方松动后将剥离的表土铺覆于复垦区，覆土厚度一般为50～60 cm。

2.1.3修建田埂与挡土墙

为方便农民耕作，在复垦区内修建田埂，田埂修建一般为上宽0.3 m，下宽0.5 m，高0.3 m的梯形断面，最后将其他复垦区域进行机械翻耕。在覆土后，需要在井场场边和废水池、岩屑池池边修建挡土墙，对覆土进行拦挡，防止水土流失。挡土墙高度的修建根据覆土厚度确定，一般比覆土厚度多10～25 cm。挡土墙在修建时底部留120 mm×60 mm的排水口，以排除复垦区域内的积水，最后种植农作物。项目区损毁土地尽可能地复垦为原土地利用类型，这样既保持了与周围土地利用类型的一致，也保持了原土地利用功能，更有利于生态环境的恢复。

2.2 无害化与资源化技术

废水池及岩屑池等构筑物同样会对土地造成挖损和压占，但更突出的问题是其中的废水、岩屑会对土地造成一定程度的污染，使土地肥力下降，甚至改变土地的利用性质。因此，需要对其进行无害化处理和资源化利用后再复垦。

2.2.1无害化处理

井场中池类主要包括废水池和岩屑池，它们用于存放钻井期间产生的钻井废弃物，完井后在池内直接进行无害化处理，在废水池和岩屑池表面覆盖一层20 cm厚的水泥层与下面隔断，将钻井废弃物固封在池底，这是目前油气田企业一直采用的钻井废弃物无害化处理技术。采用这样的无害化处理后，由于水泥层没有渗水性，为不影响农作物生长，在对池类进行复垦时，就需要在水泥层上增加覆土厚度，一般覆土80 cm，以保证土壤的耕作性。

2.2.2资源化利用

废水池、岩屑池内填埋的固化物会切断水源、减小耕地土层厚度，使土地的肥力和水分下降。所以，钻井废弃物资源化利用，是池类用地土地复垦技术未来的发展方向。

西南油气田公司已研发出钻井固废压制免烧砖专利技术[5-6]。钻井废泥浆是含水量高、含土量低、重晶石粉含量高、稳定的凝胶体系[7]，在制成免烧砖时，需要先加入适量的粗骨料和沙作为加固原料，再通过胶结剂在高压力作用下挤压成型。加入的胶结剂能使钻井废泥浆形成固结体，固结体内部形成晶体骨架，钻井废泥浆中不溶性物质和未水化的其他物质颗粒将作为微集料填充于空隙中，形成具有一定抗压强度的固结物，废弃泥浆中的有害物质也被固定在固结物中。将废泥浆制成免烧砖，一方面这些砖可用于井场的建设，降低成本，并减少了大量租地，为企业创造了良好的经济效益和社会效益；另一方面这也是将钻井固体废弃物无害化处理转变为资源化处理的一项重大举措。

西南油气田公司研发的泥浆随钻不落地处理技术通过各种物理化学处理工艺，如过滤、絮凝、离心分离、真空甩干、电化学处理等，实现水和泥浆的循环再利用、岩屑的无害化处理与资源化利用, 最终达到钻井废物减量化甚至零排放的目标，同时减小了临时用地面积。

此外，环境微生物处理技术的研究目前也取得了一些进展[8]。钻井固体废物里含有很多大分子有机物，筛选的菌种能够利用这些大分子物质作为它们的营养物质来生长繁殖，微生物体内有降解大分子有机物的酶，可以打断大分子物质的碳链，将大分子物质降解为小分子物质，甚至是无机物(CO2、H2O)。经微生物处理一段时间后，钻井固体废物转化为可栽种植物的土壤，并逐步融入到当地的生态系统中。该土壤可达到GB 15618-1995《国家土壤环境质量标准》的三级标准，可以栽种植物或农作物，节约了宝贵的土地资源，也具有重要的社会生态环境效益。

2.3 废油污染的防治技术

油罐在储存废油的过程中可能会出现油品溅落或渗漏，从而污染土壤，使得土地无法利用，给复垦工作带来困难。在石油钻井井场油水罐区采用复合土工膜技术能防止钻井工程中的油污渗到土壤中去，有效防止废油滴漏对土地的污染[9-10]。和常规的场地平整一样，在土石方挖填和压实后，铺设复合土工膜，再在土工膜上铺设砂砾石层和碎石面层。钻井工程结束之后，拆除薄膜可直接覆土复耕，移除的土工膜还能循环使用。复合土工膜是高分子和防老化的材料，具有非常高的阻隔功效，抗拉、抗压性好；能耐80多种强酸、强碱等化学腐蚀；对人体无害，不污染环境，可重复使用，绿色环保；综合造价低，投资节省。

2.4 高温灼烤土地复垦技术

放喷坑放喷的火焰温度极高，必须在放喷坑内铺设混凝土和耐火砖。但即便如此，也难以完全避免高温灼烤对土壤性质的影响。高温灼烤会使土壤中的微生物死亡，水分丧失，有机物被氧化，失去肥力，无法耕种。因此，对高温灼烤的土地复垦时，需要对其重新培肥。土壤培肥主要是通过各种农艺措施使土壤的耕性不断改善、肥力不断提高。土壤培肥的基本措施主要有以下几个方面：①增施有机肥料，改善土壤的物理性质，提高土壤肥力；②秸秆堆沤还田，增加土壤有机质含量与保水保肥能力，增强肥力，提高农作物产量；③合理安排耗地作物、自养作物、养地作物轮作倒插，用地养地相结合；④合理耕作改土，调节土壤固液气三相的比例，增强土壤通透性，加快土壤熟化；⑤防止土壤被水和风等外力侵蚀，保护土壤资源。